A composição química das estrelas

A composição química das estrelas
Bloco de Conteúdo Química Conteúdo Matéria inorgânica
Conteúdo relacionado ESTE PLANO DE AULA ESTÁ LIGADO À SEGUINTE REPORTAGEM DE VEJA: Mais mistérios entre o céu e a Terra - 22/11/2010
 Objetivo Entender como os cientistas usam as luzes emitidas pelas estrelas para identificar os elementos químicos que as compõem.
 Conteúdos Composição química das estrelas; espectro de cores; radiação emitida por elementos químicos. 


Tempo estimado Duas aulas
 Material necessário Lamparina a álcool, fósforo, sal de cozinha, cloreto de sódio, sal nitrato de cobre, fio de cobre, alicate de segurança e bombril. Introdução A reportagem Mais Mistérios entre o céu e a Terra, publicada em VEJA, explica como funcionam os instrumentos utilizados por cientistas para obter informações sobre a galáxia. Aproveite a revista para discutir o tema com a turma.

 Desenvolvimento 
 1ª aula Peça que os alunos leiam a reportagem Mais mistérios entre o céu e a Terra. Questione a classe sobre como se forma uma estrela. Pergunte aos alunos de onde vêm as substâncias químicas que a compõe. Ouça as respostas da moçada e explique que, no espaço, há muita matéria dispersa – principalmente gás hidrogênio e hélio. Os dois elementos são a base das estrelas consideradas de primeira geração. À medida que essas substâncias vão se acumulando, há um aumento de massa e, consequentemente, a temperatura e a pressão no interior da estrela se elevam. Com o passar do tempo, esse aumento desencadeia uma fusão nuclear – que resulta na formação de novos elementos. Em estrelas mais leves, a fusão desencadeia a formação de hélio, carbono e oxigênio. Em seguida, há um resfriamento do material e o processo é interrompido. Em estrelas maiores e mais pesadas, a fusão nuclear continua e ocorre a formação de neônio, magnésio e ferro. O aumento da temperatura continua até gerar uma explosão – que dá início a uma nova estrela. Depois disso, a estrela originária pode se tornar uma estrela de nêutrons ou um grande buraco negro. Pergunte aos alunos o que mais pode ser liberado durante a explosão. Eles devem responder “calor”.
Comente com a classe que, ao liberar calor, os elementos estão emitindo radiação. Proponha que, para a aula seguinte, os estudantes façam uma pesquisa sobre o espectro das cores dos elementos químicos, a radiação emitida por eles e as alternativas para visualizá-la.

 2ª aula Peça que a turma apresente os resultados da pesquisa. Complemente com as informações a seguir. Diga à moçada que cada elemento químico, ao ser aquecido, tem a propriedade de apresentar raias de luz em diferentes em comprimento de onda. Essas raias foram um espectro de cores único, que permite identificar a composição química do elemento. Para que a classe compreenda melhor, apresente a seguinte figura. Nela está representado o espectro de cores de um material capturado por um espectofotômetro. As linhas pretas marcam a presença de elementos químicos diferentes – representados por cada uma das cores. Proponha que a classe analise um único elemento químico – por exemplo, o ferro. Explique aos alunos que, na eletrosfera do ferro, encontram-se elétrons que recebem calor. Essa energia faz com que fiquem excitados e mudem para as camadas mais externas da eletrosfera. Ao retornarem à camada interna, os elétrons devolvem o calor ao meio na forma de energia luminosa – emitindo um espectro de luz capturado pelo espectofotômetro. Esse espectro permite identificar o metal.
 Voltando à reportagem de VEJA, mostre à turma que, ao comparar os resultados percebidos em laboratório com as luzes emitidas pelas estrelas, é possível determinar os elementos químicos que a constituem. Explique que é dessa maneira que os cientistas exploram e ampliam o conhecimento sobre o universo. Proponha que a classe realize um teste experimental – como aqueles realizados em estudos científicos –para observar a mudança de elétrons de uma camada interna para uma camada mais externa da eletrosfera. Experiência Material necessário: Lamparina a álcool, fósforo, um pouco de sal de cozinha bem seco, cloreto de sódio, um pouco do sal nitrato de cobre. Um fio de cobre, um alicate de segurança e bombril. Realização da experiência: - Passe o bombril pelo fio de cobre até que fique totalmente vermelho, livre de óxidos. - Lave em água corrente e seque com papel. - Acenda a lamparina com cuidado, encoste a ponta do fio no sal de cobre e segure a outra extremidade do fio com o alicate. - Leve a ponta do fio que contém o sal na chama. Lembre-se de fazer esse experimento em ambiente escuro. - Forneça calor por algum tempo e observe a nova coloração da chama. Resultados: Peça que os alunos tentem explicar a luz verde que aparece. Se houver tempo, repita o experimento para o sal de cozinha, mas lembre que o fio deve ser resfriado em água e ser bem limpo antes de começar os testes experimentais. Para finalizar, analise os resultados da experiência com a turma. Mostre a eles que, com o aquecimento do sal, os elétrons dos átomos recebem calor e pulam para as camadas mais externas da eletrosfera. Ao retornarem para as camadas de origem, liberam o calor absorvido na forma de luz. Como trata-se de elétrons de cobre, a luz é verde

Avaliação Ao final da experiência, observe as explicações apresentadas pelos estudantes e certifique-se de que entenderam a relação entre as luzes emitidas pelas estrelas e os elementos químicos que as compõem.
Fonte: Consultoria Elisabete Rosa coordenadora e professora de Química Prática do Colégio Bandeirantes.